Sobre este projeto

     MDi #3 significa Mech-Dickel interactive número 3. Certamente não será tão interativo quanto Jarvis, mas espero me divertir bastante com este projeto.

     Durante o processo de planejamento e construção, certamente fui muito influenciado por Johnny 5 e Wall-E. Na verdade, neste momento, não consigo imaginar uma aparência melhor para um robô interativo.

     Este robô será apto a realizar uma rotina autônoma (em desenvolvimento) e também poderá ser remotamente controlado.

     Mecânica

     A parte mecânica deste projeto está finalizada. A maior parte das peças foi confeccionada artesanalmente por mim utilizando chapas de poliestireno, tubos de PVC e perfis de alumínio. Neste link há um tutorial de como produzi as peças em poliestireno, utilizando o método de transferência de toner (toner transfer method).

     Método de transferência de toner X Cola à base de água

     O método de transferência de toner é usado comumente para confecção de placas de circuito impresso caseiras, e eu desenvolvi uma técnica para utilizá-lo com poliestireno. Desde o meu primeiro projeto utilizo esta técnica, que proporciona uma boa precisão para efetuar os cortes. Utilizo-a especialmente em peças pequenas, onde o ferro (de passar roupas mesmo) pode abranger a peça inteira. Para peças maiores (como por exemplo o chassi) que não necessitam de muita precisão e não possuem muitos detalhes pequenos, eu apenas colo o template da peça sobre a chapa de poliestireno e então efetuo os cortes e furos. Usar o método de transferência de toner em uma peça grande pode deixá-la com um aspecto ruim, porque o ferro não cobre toda a peça, deixando uma parte quente e outra fria, resultando em uma peça ondulada.

     Portanto o método de transferência de toner é indicado para peças pequenas com muitos detalhes e para peças maiores com poucos detalhes pequenos é mais indicado simplesmente colar (com cola bastão) o template sobre a chapa de poliestireno.

     O processo de concepção das peças

     Comumente começo com um brainstorming e faço alguns rascunhos até chegar a um formato satisfatório. Às vezes, utilizo o SketchUp para ter uma boa percepção de como ficarão algumas peças mais complexas.

     Abaixo estão algumas imagens que mostram o processo desde o design até a confeccção de algumas peças. 

     Além de chapas de poliestireno, a principal peça do tronco é feita com tubo de PVC de 75 mm de diâmetro.

     Esta peça é utilizada para conectar o suporte das esteiras ao chassi.

     Talvez a cabeça seja a peça na qual mais tempo foi dedicado para o design. Possui várias características "amigáveis", e acredito que em um robô interativo não poderia ser diferente. Até chegar a este design mudei várias vezes, e acabei com um design influenciado pelo sensor ultrassônico do Lego EV3.

     Na parte interna dos "olhos" há encaixes para acomodar 4 leds de 3 mm.

     A imagem abaixo mostra todas as partes feitas artesanalmente prontas, exceto o tronco e a "mochila de eletrônicos", que estavam aguardando a pintura secar quando a fotografia foi feita. Aqui vocês podem ver aproximadamente cinco meses de trabalho artesanal.

     Todas estas peças foram feitas com chapas de poliestireno e tubos de PVC, com exceção das duas bem na parte inferior da imagem (os suportes para as esteiras), que foram feitas com perfis de alumínio.

     As peças pequenas foram pintadas com spray preto fosco e as peças maiores/principais foram pintadas com uma técnica altamente inspirada pelo trabalho de pintura que lumi (membro do Let's Make Robots) realizou no Steampunk Goggles (Óculos Steampunk).

     Para as peças principais, primeiro pintei com spray prata e então dei algumas pinceladas irregulares para formar uma certa rugosidade. Depois de seco, pintei novamente com um pouco de preto fosco. Depois, lixei um pouco com lixa bem fina. Finalizei com verniz incolor.

     Itens mecânicos comprados.

     Lista de itens mecânicos:

• 1 X kit Vex de esteiras;
• 2 X amortecedor de carro rádio-controlado.
• 1 X interconector de eixo (mini cardã);
• 4 X linkage curvado;
• 6 X suporte em alumínio em "L";
• 3 X suporte em alumínio para servo motor;
• 2 X cubo de alumínio;
• 2 X motores DC com caixa de redução;
• 1 X bloco rolamentado ServoCity para servo motor Hitec;
• 1 X servomotor Tower Pro MG995;
• 1 X servomotor Hitec HS-645MG;
• 2 X servomotor Hitec HS-5245MG;
• 3 X servomotor Hitec HS-225MG;
• 3 X servomotor Hitec HS-82MG;
• 3 X servomotor Hitec HS-81 servo;
• 9 X horn em alumínio para servomotor Hitec;
• Muitos parafusos e standoffs.

     MDi #3 templates

     Se alguém tiver interesse em replicar este projeto, ou apenas algumas peças, aqui (https://drive.google.com/folderview?id=0B2gOXfxaf2xjdld0SWV3VDd6M2c...) está disponível uma pasta criada no Google Drive onde compartilho os templates de muitas das peças usadas no projeto.

     Para imprimir em tamanho real basta colar o arquivo de imagem em um editor de texto e configurar o documento para ficar sem margens, então imprimir em folha A4 (210 X 297 mm).

     Eletrônica

     O "cérebro" deste projeto é um Arduino Mega2560, que recebe as informações dos sensores e também os comandos do controle remoto para controlar os servomotores e também os motores DC (com o auxílio de um L298N).

    Lista de itens eletrônicos:

• 1 X Arduino Mega2560;
• 1 X breakout L298N;
• 1 X controle sem fio de PlayStation 2 com receptor;
• 1 X alto-falante pequeno;
• 2 X sensor ultrassônico Maxbotix LV-EZ1;
• 2 X sensor PIR;
• 2 X suporte de pilha (5XAA);
• 1 X display LCD 16X2;
• 1 X chave (switch) de força;
• 2 X barra de LEDs de 10 segmentos;
• 1 X CI LM3914;
• 10 X bateria NiHM de 2500 mAh;
• Baterias LiPo de 2000 mAh;
• Vários jumpers e cabos extensores para servo motores.

     Controle de PlayStation 2

     Desde minha primeira criação robótica utilizo este joystick para controlar meus projetos. É um controle com custo baixo, de fácil interface e tem muito material na Internet sobre como fazer a interface dele com Arduino. Eu utilizo a biblioteca para Arduino feita por Bill Porter. Em sua página tem muita informação e também a biblioteca para download e o esquema de ligação dos fios.

     Comandos utilizados no projeto:

•  /  /  /  : controle de locomoção (motores DC);
•  +  /  : movimento da cabeça (para esquerda e para direita);
•  +  /  : movimento da cabeça (para cima e para baixo);
•  +  /  : movimento do tronco e da cabeça ao mesmo tempo (para esquerda e para direita);
  
•  +  /  : movimento do ombro direito (para cima e para baixo);
•  +  /  : movimento do ombro direito (para dentro e para fora);
•  +  /  : movimento do cotovelo direito (para cima e para baixo);
•  +  /  : abre e fecha a mão direita;
•  +  /  : movimento do ombro esquerdo (para cima e para baixo);
•  +  /  : movimento do ombro esquerdo (para dentro e para fora);
•  +  /  : movimento do cotovelo esquerdo (para cima e para baixo);
•  +  /  : abre e fecha a mão esquerda.

     Baterias

     Os servomotores são alimentados com dois conjuntos de cinco baterias NiHM (isto é, cada conjunto com 6 V), conectados em paralelo, o que proporciona 5000 mAh. Os motores DC são alimentados com baterias de LiPo.

     Fio rompido.

     Estas baterias (foto acima) são ótimas. Utilizo elas em praticamente todos os meus projetos. Mas, como sugerido pela própria fabricante da bateria, o ideal é que os fios de alimentação sejam bem afirmados junto à bateria usando fita isolante para que os mesmos não acabem se desprendendo.

     Baterias dispostas entre as duas partes do chassi.

     Motores DC + servo motores + controle de PS2 = muita interferência!

     Quando comecei a parte de programação e fiz alguns testes enviando comandos do controle de PlayStation 2 para girar os motores DC, os servomotores começaram a fazer movimentos involuntários, devido a muita interferência. Este problema foi facilmente resolvido com dicas encontradas nesta página sobre RFI - Radio Frequency Interference (Interferênci....

     Com apenas três capacitores cerâmicos de 0.1 μF em cada motor, a interferência foi eliminada.

     Receptor do controle de PlayStation 2, breakout L298N e uma simples placa para alimentação dos servomotores.

     Informações adicionais

     Referências:

     http://makezine.com/projects/pcb-etching-using-toner-transfer-method/ PCB Etching Using Toner Transfer Method | MAKE. Excelente tutorial de como confeccionar placas de circuito impresso utilizando o método de transferência de toner, técnica que utilizo para confeccionar as peças com poliestireno.

     http://letsmakerobots.com/blog/dannyv/lm3914-led-mouth LM3914 Led Mouth | Let's Make Robots. Blog que inspirou o design da "boca" do meu projeto.

     Mais vídeos de MDi #3:

     https://www.youtube.com/watch?v=EYGyB21Aj8U

     https://www.youtube.com/watch?v=wN8gPkkc__U

     https://www.youtube.com/watch?v=cgkAkuimZ_Q

     http://letsmakerobots.com/robot/project/mdi-3 (postagem no site Let's Make Robots).